CN218383626U - 光路结构及单片lcd投影机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于投影机领域，尤其涉及一种光路结构及单片LCD投影机，光路结构应用于单片LCD投影机，该光路结构包括沿光线行进方向依次设置的光源、后菲涅尔透镜、前置偏光板、主偏光板、LCD液晶屏、前菲涅尔透镜和投影镜头，前置偏光板的吸收轴的透过率为10％‑50％，主偏光板的吸收轴的透过率小于0.5％。使用两块偏光板(分别为前置偏光板和主偏光板)，通过吸收轴的透过率为10％‑50％的前置偏光板与吸收轴的透过率小于0.5％的主偏光板搭配，让两块偏光板共同承担被吸收光线所转化的热量，确保了前置偏光板和主偏光板不会因为热量过高导致性能下降或者烧坏而引起的显示质量问题，提高了单片LCD投影机的使用性能，延长了单片LCD投影机的使用寿命。

Description

光路结构及单片LCD投影机

技术领域

本实用新型涉及投影机技术领域，尤其涉及一种光路结构及单片LCD投影机。

背景技术

投影机又称投影仪，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、VCD(Video Compact Disc，影音光碟)、DVD(Digital Video Disc，高密度数字视频光盘)、BD(Blu-ray Disc，蓝光光碟)、游戏机、DV(Digital Video，数码摄像机)等相连接播放相应的视频信号。投影机广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据显示器件的不同，投影机可以分为单LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)投影机，DLP(Digital Light Processing，数字光处理)投影机，3LCD投影机和Lcos(Liquid Crystalon Silicon，硅基液晶)投影机。其中单LCD投影机构造简单，成本低，广泛用于对显示质量无太高要求的场合。

目前单片LCD投影机的光路结构中多采用LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源，LED光源发出的是圆偏振光；而LCD液晶屏要求入射的光线是线偏振光，所以，在入射到LCD液晶屏之前，会使用一个偏光板，通过该偏光板透射轴的光线可以进入后面的光学系统，被吸收轴挡掉的光线不能再继续往后传播，这部分光线被偏光板吸收，转换成热量，偏光板积累的热量太高会导致偏光板透射轴的透过率下降，甚至烧坏偏光板，导致显示画面异常。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种光路结构及单片LCD投影机，用于解决目前单片LCD投影机的光路结构中偏光板积聚热量过高会导致性能下降或者烧坏而引起的显示异常的技术问题。

为此，根据本实用新型的一个方面，提供了一种光路结构，应用于单片LCD投影机，该光路结构包括沿光线行进方向依次设置的光源、后菲涅尔透镜、前置偏光板、主偏光板、LCD液晶屏、前菲涅尔透镜和投影镜头，所述前置偏光板的吸收轴的透过率为10％-50％，所述主偏光板的吸收轴的透过率小于0.5％。

可选地，所述前置偏光板的吸收轴的透过率为40％-50％。

可选地，所述前置偏光板的吸收轴的透过率为45％。

可选地，所述主偏光板的吸收轴的透过率小于0.1％。

可选地，所述光路结构还包括反射镜，所述反射镜用于将从所述前菲涅尔透镜出射的光线反射后入射至所述投影镜头内。

可选地，所述反射镜为平面反射镜，所述前菲涅尔透镜的光轴与所述平面反射镜呈45°夹角，所述投影镜头的光轴与所述平面反射镜呈45°夹角，所述平面反射镜将从所述前菲涅尔透镜出射的光线反射90°后入射至所述投影镜头内。

可选地，所述光源包括发光体和聚光器，所述发光体设置于所述聚光器的入口端，所述聚光器的出口端贴设于所述后菲涅尔透镜。

可选地，所述发光体包括发光二极管。

可选地，所述聚光器包括方锥形聚光器。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种单片LCD投影机，该单片LCD投影机包括如上述的光路结构。

本实用新型提供的光路结构及单片LCD投影机的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型的光路结构中使用了两块偏光板(分别为前置偏光板和主偏光板)，通过吸收轴的透过率为10％-50％的前置偏光板与吸收轴的透过率小于0.5％的主偏光板搭配，让两块偏光板共同承担被吸收光线所转化的热量，确保了前置偏光板和主偏光板不会因为热量过高导致性能下降或者烧坏而引起的显示质量问题，提高了单片LCD投影机的使用性能，延长了单片LCD投影机的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本实用新型一实施例示出的一种光路结构的示意图；

图2是本实用新型一实施例示出的另一种光路结构的示意图。

主要元件符号说明：

100、光源；

110、发光体；

120、聚光器；

200、后菲涅尔透镜；

300、前置偏光板；

400、主偏光板；

500、LCD液晶屏；

600、前菲涅尔透镜；

700、投影镜头；

800、反射镜。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

正如背景技术中所记载的，目前单片LCD投影机的光路结构中使用一个偏光板，偏光板积累的热量太高会导致偏光板透射轴的透过率下降，甚至烧坏偏光板，导致显示画面异常。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型的实施例提供了一种光路结构，应用于单片LCD投影机，如图1-图2所示，该光路结构包括沿光线行进方向依次设置的光源100、后菲涅尔透镜200、前置偏光板300、主偏光板400、LCD液晶屏500、前菲涅尔透镜600和投影镜头700，前置偏光板300的吸收轴的透过率为10％-50％，主偏光板400的吸收轴的透过率小于0.5％。

在本实用新型实施例中，光路结构中使用了两块偏光板(分别为前置偏光板300和主偏光板400)，通过吸收轴的透过率为10％-50％的前置偏光板300与吸收轴的透过率小于0.5％的主偏光板400搭配，让两块偏光板共同承担被吸收光线所转化的热量，确保了前置偏光板300和主偏光板400不会因为热量过高导致性能下降或者烧坏而引起的显示质量问题。

此外，可以理解的是，采用两块偏光板搭配使用，相比于使用一块偏光板，能够承担的总热量更高，有助于单片LCD投影机的亮度提升，即通过前置偏光板300和主偏光板400的温度分散处理，可以允许光源100有更大的光能量输出，而不会因为偏光板的温度限制了光源100输出的光通量。

其中，光源100用于输出光束；

后菲涅尔透镜200和前菲涅尔透镜600的其中一面为平面镜，另一面为带螺纹的凸透镜，从而可以使得输出光束能够形成聚焦作用；

前置偏光板300的透射轴的透过率和主偏光板400的透射轴的透过率均大于90％；

LCD液晶屏500可采用全彩的透射式的LCD液晶屏500，LCD液晶屏500利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像；

投影镜头700用于放大图像并投射出去(如投射到幕布上)。

在一种实施例中，如图1-图2所示，前置偏光板300的吸收轴的透过率为40％-50％。

通过如上设置，能够保证前置偏光板300和主偏光板400分担的热量大致相同。避免其中一块偏光板承担的热量过多导致其过快地老化失效。

具体来说，吸收轴的透过率过低，则拦截的光较多，相应地，前置偏光板300吸收的热量也较多；吸收轴的透过率过高，则拦截的光较少，导致后面主偏光板400拦截的光较多，进而吸收较多的热量。

在一种具体的实施例中，前置偏光板300的吸收轴的透过率为45％。

如此设计，使两块偏光板的使用周期大致相同，两块偏光板相互配合具有更好的使用性能，进而更好地发挥作用。

在一些具体的实施例中，主偏光板400的吸收轴的透过率小于0.1％。

通过如上设置，能够保证最终投影镜头700出射的图像具有较好的对比度。

在一种实施例中，如图1所示，该光路结构中前菲涅尔透镜600的光轴与投影镜头700的光轴同轴，该光路结构的工作原理如下：

光源100发出圆偏振光，光线经后菲涅尔透镜200进行准直，准直后的圆偏振光入射到前置偏光板300，经过前置偏光板300的光线再入射到主偏光板400上，经过主偏光板400的光线再入射到LCD液晶屏500，前菲涅尔透镜600把透过LCD液晶屏500的光线收集后投射进投影镜头700，投影镜头700把LCD液晶屏500产生的图像放大并投射出去。

在另一种实施例中，如图2所示，光路结构还包括反射镜800，反射镜800用于将从前菲涅尔透镜600出射的光线反射后入射至投影镜头700内。

通过如上设置，利用反射镜800能够改变从前菲涅尔透镜600出射光线的方向，相比于图2的光路结构，使得光路结构更加紧凑，便于单片LCD投影机尺寸的小型化。

具体来说，该光路结构的工作原理如下：

光源100发出圆偏振光，光线经后菲涅尔透镜200进行准直，准直后的圆偏振光入射到前置偏光板300，经过前置偏光板300的光线再入射到主偏光板400上，经过主偏光板400的光线再入射到LCD液晶屏500，前菲涅尔透镜600把透过LCD液晶屏500的光线收集后由反射镜800反射进入投影镜头700，投影镜头700把LCD液晶屏500产生的图像放大并投射出去。

在一种具体的实施例中，如图2所示，反射镜800为平面反射镜，前菲涅尔透镜600的光轴与平面反射镜呈45°夹角(图中以α示出)，投影镜头700的光轴与平面反射镜呈45°夹角(图中以β示出)，平面反射镜将从前菲涅尔透镜600出射的光线反射90°后入射至投影镜头700内。

在另一种实施例中，如图1和图2所示，光源100包括发光体110和聚光器120，发光体110设置于聚光器120的入口端，聚光器120的出口端贴设于后菲涅尔透镜200。

通过如上设置，利用聚光器120能够将来自发光体110的光线汇聚后射出到后菲涅尔透镜200上。

在一种具体实施例中，发光体110包括发光二极管。

采用发光二极管作为发光体110，节能环保，使用寿命长，便于收光。

此外，可以理解的是，LED光源就是采用发光二极管作为发光体110的光源100，LED的发光原理与白炽灯和气体放电灯的发光原理不同，LED光源的能量转化效率很高，LED光源的能耗可以接近于白炽灯10％的能耗，LED光源相比荧光灯也可以达到50％的节能效果。

在一种具体实施例中，聚光器120包括方锥形聚光器。

具体来说，方锥形聚光器可为实心的方锥形导光棒或空心的方锥形导光棒，或是实心的方锥形导光棒和空心的方锥形导光棒的组合。在本实施例中，方锥形聚光器选用空心的方锥形导光棒，聚光器120的入口端为方锥形导光棒的小端，聚光器120的出口端为方锥形导光棒的大端。

可以理解的是，在其他实施例中，聚光器120还可以采用CPC(Compound ParabolicConcentrator，复合抛物面聚光器)或聚光罩。

以聚光罩为例，聚光罩自后菲涅尔透镜200至发光体110形成为逐渐缩小的梯形台状壳体，聚光罩的内表面可设计为镜面，发光体110发出的光可以被聚光罩所容纳并进行折射，使得输出光束能够水平朝向后菲涅尔透镜200方向照射出去，从而使得投影的图像更为均匀，成像更好。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型的实施例还提供了一种单片LCD投影机，该单片LCD投影机包括上述任一实施例中的光路结构。

由于该单片LCD投影机包括了上述的光路结构，因此也具有上述光路结构所带来的优点和好处，从而具有较好的使用性能、较高的显示质量以及较长的使用寿命。

可以理解的是，单片LCD投影机具有外壳、控制模块、散热模块以及电源，光路结构、控制模块和散热模块均设置在外壳内，散热模块(如散热风扇)用于为光路结构进行散热，控制模块对整个单片LCD投影机起到控制作用，电源用于为光路结构、控制模块和散热模块的工作提供电能。

综上，实施本实施例提供的光路结构及单片LCD投影机，至少具有以下有益技术效果：

该光路结构中使用了两块偏光板(分别为前置偏光板300和主偏光板400)，通过吸收轴的透过率为10％-50％的前置偏光板300与吸收轴的透过率小于0.5％的主偏光板400搭配，让两块偏光板共同承担被吸收光线所转化的热量，确保了前置偏光板300和主偏光板400不会因为热量过高导致性能下降或者烧坏而引起的显示质量问题，提高了单片LCD投影机的使用性能，延长了单片LCD投影机的使用寿命。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光路结构，应用于单片LCD投影机，其特征在于，所述光路结构包括沿光线行进方向依次设置的光源、后菲涅尔透镜、前置偏光板、主偏光板、LCD液晶屏、前菲涅尔透镜和投影镜头，所述前置偏光板的吸收轴的透过率为10％-50％，所述主偏光板的吸收轴的透过率小于0.5％。

2.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述前置偏光板的吸收轴的透过率为40％-50％。

3.根据权利要求2所述的光路结构，其特征在于，所述前置偏光板的吸收轴的透过率为45％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光路结构，其特征在于，所述主偏光板的吸收轴的透过率小于0.1％。

5.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述光路结构还包括反射镜，所述反射镜用于将从所述前菲涅尔透镜出射的光线反射后入射至所述投影镜头内。

6.根据权利要求5所述的光路结构，其特征在于，所述反射镜为平面反射镜，所述前菲涅尔透镜的光轴与所述平面反射镜呈45°夹角，所述投影镜头的光轴与所述平面反射镜呈45°夹角，所述平面反射镜将从所述前菲涅尔透镜出射的光线反射90°后入射至所述投影镜头内。

7.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述光源包括发光体和聚光器，所述发光体设置于所述聚光器的入口端，所述聚光器的出口端贴设于所述后菲涅尔透镜。

8.根据权利要求7所述的光路结构，其特征在于，所述发光体包括发光二极管。

9.根据权利要求7或8所述的光路结构，其特征在于，所述聚光器包括方锥形聚光器。

10.一种单片LCD投影机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的光路结构。

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